1、有機化合物不飽和度的計算和應用上海建平世紀中學（201204） 周平 近兩年，上海高考化學試卷中分析有機物的結構問題呈現出日益復雜的趨勢，用常規思維來解決這類開放性的問題，難免會出現遺漏、差錯，2004年上海卷22題難度系數高達11%，此類問題考生若能運用不飽和度來處理，就不會出現得分率低于11% 的“悲慘”局面。什么是不飽和度？如同物質的溶解性可以用溶解度定量表示，弱電解質的電離程度用電離度表示一樣，不飽和度是反映有機化合物不飽和程度的量化指標即缺氫程度，常用表示，值越大，則有機物的不飽和度越大。最小值為0，如烷烴、飽和鹵代烴、飽和醇與醚，這些有機物中氫元素的含量已達到飽和，不能再結合氫原子

2、。某烴CnHm與含相同碳原子數的烷烴CnH2n+2相比較，若少2個氫原子其不飽和度為1，少4個氫原子其不飽和度為2，所以CnHm的不飽和度。一、不飽和度的計算先將某化合物（本文僅討論烴和烴的含鹵、含氧衍生物）的分子式轉變為只含碳氫兩種元素的分子式，作為“相當的烴”，再把后者跟烷烴相比較。計算的一般方法是：（一）將每個鹵素原子（X）看成H原子，氧原子（O）“視而不見”（即不予考慮），得到的分子式設為CnHm（作為相當的烴）。（二）將相當的烴的分子式CnHm與含相同碳原子數的烷烴“參照烴”CnH2n+2相比較，CnHm的不飽和度。（三）舉例例1 求苯C6H6的不飽和度解：=1/2（2×6

3、+2-6）=4例2 求氯乙烯C2H3Cl的不飽和度解：用H代替分子式中的Cl，C2H3Cl相當于C2H4，其=1/2（2×2+2-4）=1例3 求C4H8O2的不飽和度解：省略2個O原子，求C4H8O2的不飽和度等于求C4H8的不飽和度 則 =1/2（2×4+2-8）=1=1代表分子結構中可能有一個C=C或一個C=O雙鍵（如羰基、醛基、羧基、酯基）或一個環狀結構，=2可能是2個上述結構的組合，也可能是一個CC鍵，依此類推。在4，且碳原子數超過6時，?？紤]苯環（相當于1個碳環和3個C=C鍵的加合），各類有機物的組成、基團和不飽和度的相互關系如下表所示：表一：烴的組成與不飽和度

4、的關系同系物烯烴環烷烴二烯烴炔烴苯的同系物烴分子組成CnH2nCnH2nCnH2n2CnH2n2CnH2n6CnH2n+22基 團C=C碳環C=C 2個CC 苯環 未知基團不飽和度11224表二：烴的衍生物組成與不飽和度的關系同系物鹵代烴一元醇醚酚醛酮羧酸酯分子組成CnH2n+1XCnH2n+2OCnH2n+2OCnH2n6OCnH2nOCnH2nOCnH2nO2CnH2nO2基 團-X-OH-O-OH 苯環-CHO-CO-COOH-COO-不飽和度00041111二、不飽和度的應用（一）確定已知結構的有機物分子式 思維流程：結構簡式 計算不飽和度 計算H原子數確定分子式 例4（1998

5、83;上海·21）已知維生素A的結構簡式可寫為，式中以線示鍵，線的交點與端點處代表碳原子，并用氫原子數補足四價，但C、H原子未標記出來。則維生素A的分子式為_（內容有所刪減）。解析：維生素A的鍵線式顯示其結構中有1個碳環、5個C=C鍵，不飽和度=6，C原子數為20，H原子數=2×20+2-2×6=30，故維生素A的分子式為C20H30O。例5（2003·上海·28）自20世紀90年代以來，芳炔類大環化合物的研究發展十分迅速，具有不同分子結構和幾何形狀的這一類物質在高科技領域有著十分廣泛的應用前景。合成芳炔類大環的一種方法是以苯乙炔為基本原料，經

6、過反應得到一系列的芳炔類大環化合物，其結構為：（1）上述系列中第1種物質的分子式為：_解析：第1種物質中有3個苯環、3個CC鍵，且相互間連成一個大環（其=1），C原子數為24，其不飽和度=3×4+3×2+1=19，H原子數=2×24+2-2×19=12，所以其分子式為：C24H12。（二）預測有機物的結構思維流程：分子式計算不飽和度 預測結構（基團）確定結構 例6（2004·上海·22）某芳香族有機物的分子式為C8H6O2，它的分子（除苯環外不含其它環）中不可能有（ ）。 A兩個羥基 B一個醛基 C兩個醛基 D一個羧基 解析：由該有機

7、物的分子式可求出它的不飽和度=6，分子中有1個苯環，其不飽和度=4，余下2個不飽和度、2個碳原子。2個不飽和度的基團組合可能有三種情況：兩個C原子形成1個CC鍵、兩個O原子形成2個羥基，均連在苯環上。2個C原子形成1個羰基、1個醛基，相互連接。2個C原子形成2個醛基，連在苯環上，三種情況中O原子數目都為2。而選項D，1個羧基的不飽和度僅為1，O原子數目為2，羧基和苯環上的C已有3個價鍵，都不能與剩下的1個C原子以C=C鍵結合，故選D。例7（2004·上海·28）人們對苯的認識有一個不斷深化的過程：（1）1834年德國科學家米希爾里希，通過蒸餾安息香酸（ ）和石灰（2）由于苯

8、的含碳量與乙炔相同，人們認為它是一種不飽和烴，寫出C6H6的一種含叁鍵且無支鏈鏈烴的結構簡式_。解析：C6H6的不飽和度為4，其鏈狀結構中不飽和鍵可能有兩種：C=C、 CC。要滿足4個不飽和度，兩種不飽和鍵的組合方式有三種：2個CC鍵；1個CC鍵2個C=C鍵；4個C=C鍵。如不顧及所畫的結構是否存在或者穩定，中CC鍵的位置異構有四種（直鏈）： CHCCCCH2CH3 CHCCH2CCCH3 CHCCH2CH2CCH CH3CCCCCH3中CC和 C=C鍵的位置異構也有四種（直鏈）： CHCCH=CHCH=CH2 CH3CCCH=C=CH3 CHCCH=C=CHCH3 CH2=CHCCCH=CH

9、2依據要求，（2）的答案不是唯一的，以上八種都符合。例8（2003·上海·29）已知兩個羧基之間在濃硫酸的作用下脫去一分子水生成酸酐，如：某酯類化合物A是廣泛使用的塑料增塑劑。A在酸性條件下能夠生成B、C、D。 （3）寫出F可能的結構簡式_。 解析：C物質有3個-COOH基，不飽和度為3，F的不飽和度為4，CF，增加了1個不飽和度， F中可能是導入了1個C=C、-CO或者是含氧原子的環（互為同分異構體的物質不飽和度相等），依據題給的信息和條件，C物質可能是發生了分子內脫水反應生成環狀的酸酐、酯，也可能是發生了消除反應，所以F的結構簡式可能為： CH2C=O CHCOOH O

10、 CH2 C=O CCOOH HOC C=O HOCCOOH O CH2COOH CH2 C=O CH2COOH CH2 COOH OCCO (此物質也許不存在，可題中也未提供任何信息供考生判斷，學生的 O=CCH2 認 知 結構中也缺少這方面的信息，筆者認為不應排除此可能性）例9 有兩種高分子烴A和B，A的分子式為C1134H1146 ，A分子中有三種結構單元，一是苯環，所有苯環以1、3、5三個位置與其它碳原子相連；二是CC，兩端均與其他碳原子相連；三是。據推算，A分子中共有苯環_個，CC鍵_個， _個。 解析：設A分子中有苯環個，CC鍵個， 個依題意：一個苯環有三個H原子、不飽和度為4，不飽和度為0、CC鍵不飽和度為2、H原子數為0，C1134H1146的=1/2（2×1134+2-1146）=562 根據C原子數： -根據H原子數： -由不飽和度： -求得： 不飽和度外顯了有機物組成與結構的隱性關系，揭示了各類有機物間的內在聯系，是推斷有機物